LED是通电时可发光的半导体材料制成的发光元件,材料使用III- V族化学元素(如:磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等),发光原理是将电能转换为光,也就是对化合物半导体施加电流,透过电子与电洞的结合,过剩的能量会以光的形式释出,达成发光的效果,属于冷性发光。
LED最大的特点在于:无须暖灯时间(idling time)、反应速度很快(约在10^-9秒)、体积小、用电省、污染低、适合量产,具高可靠度,容易配合应用上的需要制成极小或阵列式的元件,适用范围颇广,如汽车、通讯产业、电脑、交通号誌灯、液晶面板用背光源、LED屏幕等。
LED产业主要可以分成上、中、下游三类。上游为单芯片及其外延,中游为LED芯片加工,下游为封装测试以及应用。其中,上游和中游技术含量较高,资本投入密度大。从上游到下游,产品在外观上差距相当大。LED发光顏色与亮度由磊晶材料决定,且磊晶占LED制造成本70%左右,对LED产业极为重要。
上游是由磊芯片形成,这种磊芯片长相大概是一个直径六到八公分宽的圆形,厚度相当薄,就像是一个平面金属一样。常见的外延方法有液相外延法(LPE)、气相外延法(VPE)以及金属有机化学汽相沉积(MOCVD)等,其中VPE和LPE技术都已相当成熟,可用来生长一般亮度LED。而生长高亮度LED必须采用MOCVD方法。上游磊晶制程顺序为:单芯片(III-V族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。
中游厂商根据LED的性能需求进行器件结构和工艺设计,通过外延片扩散、然后金属镀膜,再进行光刻、热处理、形成金属电极,接着将基板磨薄拋光后进行切割。依照芯片的大小,可以切割为二万到四万个芯片。这些芯片长得像沙滩上的沙子一样,通常用特殊胶带固定之后,再送到下游厂商作封装处理。中游芯片制程顺序为:磊芯片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。
下游包括LED芯片的封装测试和应用。LED封装是指将外引线连接到LED芯片的电极上,形成LED器件,封装起着保护LED芯片和提高光取出效率的作用。下游厂商封装处理顺序为:芯片、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。
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深圳市计量质量检测研究院(国家质量监督检验检疫总局深圳计量检定站)是深圳市人民政府依法设立的计量检定、校准和质量检验技术机构,是社会公益型非盈利性事业单位,具有独立的法人地位,是国家质检总局授权的向华南、港澳地区开展量值传递和溯源工作的计量机构,并于1998年通过了中国实验室国家认可委员会(CNAL)的认可,所出具的校准证书和检测报告得到了国际实验室认可合作组织多边互认协议(ILAC-MRA)其他44个成员的认可。
深圳市计量质量检测研究院获得深圳市科技与信息局专项科研资金投资建立深圳市半导体照明(LED)及光电性能检测公共技术平台,为企事业单位的LED产品及应用质量提供第三方权威检测服务。
检测内容如下:
1. 半导体照明LED路灯:
测试项目:
1.1 执行GB 7000系列标准检测LED路灯安全性能;
1.2 执行GB 4208-2008《外壳防护等级》检测LED路灯IP防水防尘性能;
1.3 参考执行《广东省LED路灯地方标准》,主要检测:LED发光光谱、配光特性、寿命试验、光强分布、光通量/光效、部分光通量、灯具光输出比、亮度、照度、(最大)光强、节能性能、电磁兼容、主波长、峰值波长、半宽度、色坐标、色温、显色指数、结温,热阻、正常工作时的正向电压、正向电流设定偏置电压的反向漏电流、功率等。
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\\ tags: LED路灯, 半导体照明, 检测
人类照明的历史经历了漫长的发展过程。过去,人们曾长期靠燃烧木材照明;直到1772年燃气照明才进入人们的生活;1879年爱迪生发明白炽灯,从此人类的照明进入了一个崭新的时代。上世纪九十年代末,随着第三代宽禁带半导体材料GaN的突破,半导体技术继引发微电子革命之后又在孕育一场新的产业革命——照明革命,其标志是基于半导体发光二极管(led)的固态照明(亦称“半导体灯”),将逐步代替白炽灯和荧光灯进入普通照明领域。
led固态照明被认为是21世纪的照明新节能光源,因为在同样亮度下,半导体灯耗电仅为普通白炽灯的1/10,而寿命却可以延长100倍。此外,led器件是冷光源,具有光效高、工作电压低、耗电量小、体积小、可平面封装、易于开发轻薄型产品、结构坚固且寿命很长等特点。led光源本身不含汞、铅等有害物质,无红外和紫外污染,不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此,半导体灯具有节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度,还是从减少环境污染的角度,led作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。半导体照明技术不仅可以应用于白光通用照明,在其它很多方面已经得到了广泛的应用,如各种仪器仪表的指示光源、装饰照明(景观、家居、休闲、商用装饰)、汽车等各类交通工具照明、交通信号显示、背景显示、电子屏幕、军用照明及旅游、轻工业产品等。如同晶体管替代电子管一样,半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯,必将在照明领域引发一场革命。
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\\ tags: 半导体照明
我国led起步于七十年代,八十年代形成产业,九十年代已具相当规模。在90年代后期,我国超高亮度led产业迅猛发展,经历了进口器件销售——进口管芯封装(1998年前100%进口)——进口外延片制成管芯并封装——自主生产四个阶段。根据中国光学光电子协会光电器件分会的统计,现在全国共有led行业的企业1000多家,从业人员超过5万人,其中技术人员超过5000人。近几年led的发展速度超过30%, 2002年led产量超过150亿只,产值超过80亿元;2003年led产值超过100亿元,产量约200亿只,其中超高亮度led有几十亿只,其中超高亮度led的发展速度超过50%。近两年国内成立的相关企业已经引进二十多台套MOCVD设备以及配套设备,总计投资数亿元人民币,形成了与国外产品竞争国内市场的态势,我国的研究基础和企业资本已经达到了形成led产业的阈值水平,具备了进军半导体照明产业的基础。
(1)基础研究开发方面:
863计划从”八五”开始就认识到高亮度led的迅速发展将对我国产生重大影响,在战略安排中将宽禁带半导体发光和激光器件的研制以及相应的基础材料、在线测量技术和设备、衬底材料、外延设备的研究组成一个重大研究群体。在至今已安排的项目中包括M0源的研制和生产;超纯氨的研究和生产;蓝宝石单晶和衬底的规模生产;蓝光led;白光led;GaN激光器探索;白光led应用;MOCVD设备;蓝光led外延片在线检测仪;GaN单晶和自支撑衬底材料等二十几个课题,投入4000万研究经费。很多单位对Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物材料做了不少基础研究工作,如南京大学、华南师范大学、复旦大学、浙江大学、厦门大学、西安交大、中国电子科技集团公司第55所等单位,对AlGaInP和GaN基的led发展起到很大的推动作用。我国在金属有机源方面,“863”多年的支持,已经取得成效,建立了诸如江苏南大高科这样专门生产金属有机源的厂家,并已经开始生产和销售。大连的高纯氨也开始向科研和生产厂家供货。
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written by ledqq3
\\ tags: 半导体照明, 发展现状
我国半导体照明产业具有很好的发展前景和巨大的潜力,但必须看到除了中低档led封装和下游应用产品已形成较大的规模,并在世界上占有一定的地位外,我国半导体照明产业与国外相比尚存在较大的差距,主要表现在:
国家尚未有明确的政策来支持半导体照明产业的发展,政府的政策支持和引导对一个新兴产业的发展往往是至关重要的。
研发投入不足,尤其是国内的很多科研机构,都面临着严重的经费不足,很多半导体照明方面的新技术因为经费不足,而无法进行试验开发,经费分配过于分散,导致不能在某些领域形成重点突破。目前我国在半导体照明产业上总共的投入也只有1亿元人民币左右,还不及国外一家公司一年的投入,经费不足和分散制约了研发水平的提升。
由于在全国范围没有形成统一研发协调机制,使我国多数研究机构没有形成自己的核心创新平台;合作交流薄弱,信息不能共享;资源分散,造成大量低水平重复性研究。
体制、机制不畅,科研与生产结合得不好,科研成果转化为生产力的能力较差,许多具有市场前景的成果仍停留在实验室阶段,产业化技术开发方面基础薄弱,缺少进一步转化成为产业化技术这一关键环节。
在半导体照明产业链的外延材料和芯片环节,缺乏对生产设备和工艺的掌握,关键装备依赖进口,企业规模普遍偏小,产业化技术人才匮乏。
在中游封装环节,企业规模小,技术装备水平低,主要设备依赖进口,创新能力不强;高档芯片,封装辅料国内不配套;产品质量较差,高档器件大部分依赖进口,在一致性、可靠性等方面还有待进一步提高。
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\\ tags: 半导体照明
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